专利摘要
本发明公开了一种无人机空基循环回收系统及回收方法，回收系统包括滑轨、支架、导轨、连接支架与导轨的第一组液压杆、连接导轨不同段的第二组液压杆、安装在导轨上的履带和按照一定距离要求分布固定在履带上的多个无人机回收对接装置；导轨分为三段：对接段、运输段与工作段；无人机回收对接装置由导轨、回收网和拦阻索装置三部分组成，可以保证无人机对接稳定。该系统可以实现当一个回收装置与无人机对接完成返回母机的途中，后续的回收机构能够继续进行无人机的回收工作，保证了无人机回收效率。
权利要求
1.一种无人机空基循环回收系统，其特征在于：该回收系统包括滑轨(3)、支架(4)、导轨(7)、连接所述支架(4)与导轨(7)的第一组液压杆(5)、连接所述导轨(7)不同段的第二组液压杆(12)、安装在所述导轨(7)上的履带(8)和按照一定距离要求分布固定在所述履带(8)上的多个无人机回收对接装置(6)；其中，所述滑轨(3)固定在母机机舱上部，长度满足可将所述无人机空基循环回收系统完全收入机舱的要求；所述支架(4)可以沿着所述滑轨(3)滑动，可从母机(1)机舱内部滑至舱门上方处，在无人机(2)对接回收完成后，可以沿着滑轨(3)运动到母机(1)机舱内部，将整个回收系统带入机舱内部收起；所述导轨(7)分为三段：对接段、运输段与工作段；在工作状态下，对接段在母机(1)机舱内部，运输段与工作段伸出机舱；运输段运送所述无人机回收对接装置(6)到达工作位置，且运送完成对接后的无人机一起返回母机(1)，所述无人机回收对接装置(6)在工作段完成与无人机(2)的对接，导轨(7)的所述工作段与运输段之间通过转轴连接；所述第一组液压杆(5)与所述滑轨(3)和导轨(7)均相连，通过伸缩第一组液压杆(5)改变导轨(7)的倾斜程度，在导轨(7)伸出舱门后，第一组液压杆(5)打开，导轨(7)倾斜；第二组液压杆(12)与导轨(7)的运输段和工作段相连，伸长后，工作段在工作状态时，处于水平状态；所述履带(8)整个包裹在导轨(7)上，在第二组液压杆(12)伸长之前，留有一定余量处于松弛状态，第二组液压杆(12)伸长后，履带(8)随之张紧，并沿着导轨(7)往复循环运动，以运送被捕获的无人机；所述无人机回收对接装置(6)由第一导轨(9)、回收网(10)和拦阻索装置(11)三部分组成；第一导轨(9)为槽型滑轨，所述回收网(10)和拦阻索装置(11)在第一导轨(9)的槽中滑行；所述回收网(10)在回收过程中始终保持展开状态；拦阻索装置(11)为一个双杆支架结构，当无人机背部 的长杆钩锁装置钩取拦阻索装置(11)后，无人机(2)顺势抬头，无人机(2)背部的倒刺挂钩扎入所述回收网(10)，然后沿第一导轨(9)减速滑行直至与母机(1)一同飞行；各个无人机回收对接装置(6)安装在履带(8)上，随着履带(8)沿导轨(7)循环运动，相互之间保留一定距离，保证无人机(2)对接工作互不干扰；当一个无人机回收对接装置(6)完成对接返回母机(1)过程中，下一无人机回收对接装置(6)继而进入对接状态，提高了回收系统的工作效率；
第一组液压杆(5)和第二组液压杆(12)此两组液压杆伸长后的长度满足如下的几何关系：(l
2.一种根据权利要求1所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：导轨(7)长度取决于母机机舱的大小，要求导轨在满足第一组液压杆(5)和第二组液压杆(12)此两组液压杆收缩以后可沿着滑轨(3)运动收入母机机舱内部的情况下尽可能长。
3.一种根据权利要求1或2所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：滑轨(3)长度处于导轨(7)长度和机舱长度之间。
4.一种根据权利要求1或2所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：多个无人机回收对接装置(6)固定在履带(8)上，安装距离与数量取决于所需同时回收的无人机(2)的数量要求，以及被回收无人机(2)的尺寸。
5.一种根据权利要求1或2所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：工作段每次只有一个无人机回收对接装置(6)与无人机(2)完成对接；对接完成后，运送无人机(2)回母机(1)，下一个无人机回收对接装置(6)进入工作段完成对接；一个无人机回收对接装置(6)返回舱内，卸下无人机(2)的同时，另一个无人机回收对接装置(6)正在工作段与无人机(2)进行对接工作。
6.一种根据权利要求1或2所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：当无人机(2)与无人机回收对接装置(6)运动到对接段，无人机(2)收入母机(1)机舱，无人机回收对接装置(6)继续随着履带(8)运动，循环进行。
7.一种根据权利要求1或2所述的无人机空基循环回收系统，其特征在于：导轨(7)的背部中段有固定履带(8)的卡槽，保证导轨(7)背部与履带(8)的贴合。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的无人机空基循环回收系统进行无人机空中精准回收的回收方法，其特征在于：母机(1)舱门打开以后，支架(4)沿着滑轨(3)运动到舱门上方处，导轨(7)对接段留在舱内，运输段与工作段伸出舱门外；第一组液压杆(5)伸长，导轨(7)倾斜，第二组液压杆(12)随后伸长，工作段水平，履带(8)打开，开始沿着导轨(7)运动；无人机回收对接装置(6)随之运动，当一个无人机回收对接装置(6)运动到工作段以后，后续装置仍然处于运输段，无人机(2)与该无人机回收对接装置(6)对接完成，离开工作段之后，下一个无人机回收对接装置(6)进入工作段，回收下一架无人机(2)，当无人机(2)被运送回母机(1)，在取下无人机的同时，后续无人机回收对接装置(6)正好进入工作状态与无人机(2)进行对接；当无人机(2)被收回母机 (1)后，无人机回收对接装置(6)继续随着履带(8)运动，继续工作；当所有无人机(2)回收完毕后，第一组液压杆(5)和第二组液压杆(12)此两组液压杆收缩，整个无人机空基循环回收系统随着支架(4)沿滑轨(3)运送回母机机舱内部，舱门关闭。
说明书
技术领域
本发明涉及一种无人机空基循环回收系统与回收方法，属于航空飞行器技术的无人机回收领域。
背景技术
随着现代无人机需求的不断扩大和成本理念的不断深入，除无人靶机外，绝大多数无人机在执行完任务后，都通过不同的方式进行回收再利用以更充分实现它的价值。其中无人机的空基回收，可以在空中完成无人机的回收，回收后的无人机可以执行第二次作战任务，节约时间与成本。
近年来，随着无人机技术发展，以及近期蜂群无人机战术的提出，小型无人机空基回收技术越来越受到航空领域的重视。2016年3月，小精灵项目第一阶段授予复合材料工程公司，美国Dynet-ics公司、通用原子航空系统公司和洛马公司四家公司，发展能以集群作战方式饱和攻击敌防空系统的廉价小型无人机技术的解决方案。其中，由于小型无人机速度低，作战半径小，作战前突能力差，不能执行远距离作战任务，需要依靠大型运输机作为母机，将小型无人机带到任务区域，进行快速空中发射，作战完成后，快速回收到母机，将小型无人机运送至下一个作战点。因此，小型无人机的空中精准快速回收技术至关重要。
现有空基精确回收方法与装置，如专利CN106516144A、CN205770184U、CN107792373A、CN204674845U和CN205971887U等，采用的大多是撞网、翼尖撞线等方式。其中例如CN106516144A、CN107792373A等采用撞网的方式，可以实现大批量回收，但是，为使无人机避开母机附近的湍流，需要设计较长的机械机构使网张开的时候距离母机相对较远，同时撞网后通过收网将无人机运回机舱，需要复杂的折叠机构。同时在回收时，对无人机损伤较大，无人机之间可能发生碰撞。CN107933925A采用缆绳浮标勾取的方式，增加了无人机回收时的稳定性和安全性，但是只适用于低空领域，且回收效率很低。
发明内容
为解决此问题，本发明提出了一种无人机空基循环回收系统，可实现对小型无人机空中高效、稳定、快速回收。
本发明采用的技术方案的发明基本构思如下：
(1)该回收系统由滑轨、支架、两组液压杆、多个无人机回收对接装置、导轨、履带构成。
(2)滑轨固定在机舱上部，长度满足可以将回收系统完全收入机舱的要求；支架可以沿着滑轨滑动，可从机舱内部滑到舱门上方处，在对接回收完成后，可以沿着滑轨运动到机舱内部，将系统带入机舱内部收起。滑轨长度要处于导轨长度和机舱长度之间。
(3)导轨分为三段，在工作状态下，对接段在机舱内部，运输段与工作段伸出机舱，运输段运送无人机对接装置和完成对接后的无人机，无人机回收对接装置在工作段完成与无人机的对接，导轨工作段与运输段之间通过转轴连接。导轨长度取决于母机机舱的大小，要求导轨在满足两组液压杆收缩以后可以沿着滑轨运动收入母机机舱内部的情况下尽可能长。
(4)两组液压杆，第一组与支架和导轨相连，通过伸缩改变导轨的倾斜程度，在导轨伸出舱门后，第一组液压杆打开，导轨倾斜；第二组与导轨的运输段和工作段相连，伸长后，工作段在工作状态下，处于水平状态。导轨背部有履带固定结构，保证履带运功过程中的稳定性。两组液压杆伸长后的长度满足一定的几何关系，保证导轨工作段处于水平状态。具体表现为： (l3-l1)：l2：l4＝l6：l7：l8。
(5)履带在第二组液压杆伸长之前缠绕在导轨上，留有一定余量处于松弛状态，第二组液压杆伸长，导轨工作段处于水平状态，履带随之张紧并沿着导轨循环运动。
(6)无人机回收对接装置由导轨、回收网和拦阻索三部分组成。导轨为槽型滑轨，确保回收网和拦阻索装置在槽中滑行。回收网在随机械臂伸展的过程中始终保持展开状态。拦阻索装置是一个双杆支架结构，该装置当无人机背部的长杆钩锁装置钩取装置中的横梁后，无人机顺势抬头背部的倒刺挂钩扎入回收网，然后沿导轨减速滑行直至与母机一同飞行。
(7)各个回收对接装置安装在履带上，随着履带沿导轨循环运动，之间保留一定距离，保证无人机对接工作互不干扰。当一个对接装置完成对接返回母机过程中，后续对接装置跟着进入对接状态，可以提高回收系统的工作效率。工作段每次只有一个对接装置与无人机完成对接。对接完成后，运送无人机回母机，下一个对接装置进入工作段完成对接。一个对接装置返回舱内，卸下无人机的同时，另一个对接装置正在工作段与无人机进行对接工作。最后无人机收入母机机舱，回收对接装置继续随着履带运动，循环利用。
本发明的具体技术方案为：一种无人机空基循环回收系统，该回收系统包括滑轨、支架、导轨、连接所述支架与导轨的第一组液压杆、连接所述导轨不同段的第二组液压杆、安装在所述导轨上的履带和按照一定距离要求分布固定在所述履带上的多个无人机回收对接装置；其中，所述滑轨固定在母机机舱上部，长度满足可将所述无人机空基循环回收系统完全收入机舱的要求；所述支架可以沿着所述滑轨滑动，可从母机机舱内部滑至舱门上方处，在无人机对接回收完成后，可以沿着滑轨运动到母机机舱内部，将整个回收系统带入机舱内部收起；所述导轨分为三段：对接段、运输段与工作段；在工作状态下，对接段在母机机舱内部，运输段与工作段伸出机舱；运输段运送所述无人机回收对接装置到达工作位置和完成对接后的无人机一起返回母机，所述无人机回收对接装置在工作段完成与无人机的对接，导轨的所述工作段与运输段之间通过转轴连接；所述第一组液压杆与所述支架和导轨均相连，通过伸缩第一组液压杆改变导轨的倾斜程度，在导轨伸出舱门后，第一组液压杆打开，导轨倾斜；第二组液压杆与导轨的运输段和工作段相连，伸长后，工作段在工作状态时，处于水平状态；所述履带整个包裹在导轨上，在第二组液压杆伸长之前，留有一定余量处于松弛状态，第二组液压杆伸长后，履带随之张紧，并沿着导轨往复循环运动，以运送被捕获的无人机；所述无人机回收对接装置由第一导轨、回收网和拦阻索装置三部分组成；第一导轨为槽型滑轨，所述回收网和拦阻索装置在第一导轨的槽中滑行；所述回收网在回收过程中始终保持展开状态；拦阻索装置为一个双杆支架结构，当无人机背部的长杆钩锁装置钩取拦阻索装置后，无人机顺势抬头，无人机背部的倒刺挂钩扎入所述回收网，然后沿第一导轨减速滑行直至与母机一同飞行；各个无人机回收对接装置安装在履带上，随着履带沿导轨循环运动，相互之间保留一定距离，保证无人机对接工作互不干扰；当一个无人机回收对接装置完成对接返回母机过程中，下一无人机回收对接装置继而进入对接状态，提高了回收系统的工作效率。
优选的，导轨长度取决于母机机舱的大小，要求导轨在满足两组液压杆收缩以后可沿着滑轨运动收入母机机舱内部的情况下尽可能长。
优选的，滑轨长度处于导轨长度和机舱长度之间。
优选的，两组液压杆伸长后的长度满足一定的几何关系，保证导轨工作段处于水平状态；具体表现为：(l3-l1)：l2：l4＝l5：l6：l7；其中，l1表示支架的长度， l2表示支架与第一组液压杆的距离，l3表示伸长后第一组液压杆的长度，l4表示支架与第一组液压杆之间导轨的长度，l5表示第二组液压杆在导轨运输段的安装位置距离转轴的距离，l6表示伸长后的第二组液压杆的长度，l7表示第二组液压杆在导轨工作段的安装位置距离转轴的距离。
优选的，多个无人机对接装置固定在履带上，安装距离与数量取决于所需同时回收的无人机的数量要求，以及被回收无人机的尺寸。
优选的，工作段每次只有一个无人机回收对接装置与无人机完成对接。对接完成后，运送无人机回母机，下一个无人机回收对接装置进入工作段完成对接；一个无人机回收对接装置返回舱内，卸下无人机的同时，另一个无人机回收对接装置正在工作段与无人机进行对接工作。
优选的，当无人机与无人机回收对接装置运动到对接段，无人机收入母机机舱，无人机回收对接装置继续随着履带运动，循环进行。
优选的，导轨的背部中段有固定履带的卡槽，保证导轨背部与履带的贴合。
一种利用所述无人机空基循环回收系统进行无人机空中精准回收的回收方法，母机舱门打开以后，支架沿着滑轨运动到舱门上方处，导轨对接段留在舱内，运输段与工作段伸出舱门外；第一组液压杆伸长，导轨倾斜，第二组液压杆随后伸长，工作段水平，履带打开，开始沿着导轨运动；无人机对接装置随之运动，当一个无人机对接装置运动到工作段以后，后续装置仍然处于运输段，无人机与该无人机对接装置对接完成，离开工作段之后，下一个无人机对接装置进入工作段，回收下一架无人机，当无人机被运送回母机，在取下无人机的同时，后续无人机回收装置正好进入工作状态与无人机进行对接；当无人机被收回母机后，无人机回收装置继续随着履带运动，继续工作；当所有无人机回收完毕后，两组液压杆收缩，整个无人机空基循环回收系统随着支架沿滑轨运送回母机机舱内部，舱门关闭。
本发明所能达到的有益技术效果为：
(1)可以在空中实现无人机的精准回收；
(2)与撞网回收的方式相比，增加拦阻索结构，降低对无人机的损伤；
(3)与拖缆回收方式相比，回收过程摆动较小，回收对接窗口稳定；
(4)与机械臂抓取方式相比，可以提高回收效率，当一个回收装置完成回收运送回母机的同时，另一个回收装置进入工作状态，无人机回收装置循环利用，提高回收效率；
(5)可以根据需要回收的无人机数量以及无人机规格改变回收装置的分布和数量，灵活性强；
(6)每次只对接一架无人机，避免了大批量无人机回收时相互撞击的风险。
附图说明
图1为本发明中的无人机空基回收系统安装在母机上的整体示意图。
图2为本发明中的无人机空基回收系统组成机构示意图，
图3为本发明中的无人机空基回收系统组成机构中两组液压杆的几何关系示意图。
图4为本发明中的无人机空基回收系统的导轨收于母机机舱内示意图。
图5为本发明中的无人机空基回收系统的无人机回收对接装置整体结构组成立体示意图。
图6为本发明中的无人机空基回收系统的无人机回收对接装置组成结构俯视图。
图7为本发明中的无人机空基回收系统应用在母机为运输机上的整体示意图。
图8-10为采用本发明的无人机空基回收系统进行无人机空中精准回收的不同阶段时的回收示意图。
其中，附图说明如下：1.母机，2.无人机，3.滑轨，4.支架，5.液压杆，6. 无人机回收对接装置，7.导轨，8.履带，9.第一导轨，10.回收网，11.拦阻索， 12.液压杆。
具体的，图3中，11表示支架4的长度，l2表示支架4与第一组液压杆5的距离，l3表示伸长后第一组液压杆5的长度，l4表示支架4与第一组液压杆5之间导轨7的长度，l5表示第二组液压杆5在导轨7运输段的安装位置距离转轴的距离，l6表示伸长后的第二组液压杆5的长度，l7表示第二组液压杆5在导轨7 工作段的安装位置距离转轴的距离。
具体实施方式
以中型运输机为母机，8架起飞重量为10kg，航程为150km的小型折叠无人机运输到600km以外的目标地点执行任务。无人机任务完成后，母机舱门打开，支架(4)沿着滑轨(3)运动到舱门上方处，导轨对接段留在舱内，运输段与工作段伸出舱门外。第一组液压杆(5)伸长，导轨(7)倾斜，第二组液压杆(5)随后伸长，工作段水平，履带(8)打开，开始沿着导轨(7)运动，整个系统在母机上的状态如图7所示。4个无人机回收对接装置(6)随之运动。如图8所示，第一个无人机回收对接装置(6)首先运动到工作段，与无人机(2) 进行对接。无人机背部的长杆钩锁装置钩取装置中的横梁后，无人机顺势抬头背部的倒刺挂钩扎入回收网(10)，然后沿导轨(9)减速滑行直至与母机(1) 一同飞行，完成对接。对接完成后，离开工作段，返回母机过程中，下一个无人机回收对接装置(6)进入工作段，回收下一架无人机(2)，如图9所示。第二架无人机对接完成，离开工作段，此时第一个无人机回收对接装置带着无人机到达母机机舱，在取下第一架无人机的过程中，第三个无人机回收装置(6) 也完成了与第三架无人机的对接，而第四个回收对接装置仍在运输段中间，准备进入工作段，如图10所示。被取下无人机的回收对接装置继续随着履带(8) 运动，继续工作，开始下一个循环。两个循环后，8架无人机回收完毕，两组液压杆(5)收缩，系统随着支架(4)沿滑轨(3)运送回机舱内部，舱门关闭。母机将回收后的无人机运送到下一个任务地点，执行第二次任务。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明的上述实施例是对方案的说明而不能用于限制本发明，与本发明有保护范围相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明保护的范围内。
一种无人机空基循环回收系统与回收方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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